南极半岛东北海域表层沉积有机质来源及其沉积环境

韩喜彬，赵军，初凤友，潘建明，唐灵刚，许冬，边叶萍，葛倩

(1. 国家海洋局 第二海洋研究所 国家海洋局海底科学重点实验室，浙江 杭州 310012；2. 国家海洋局 第二海洋研究所 国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室，浙江 杭州 310012)

南极半岛东北海域表层沉积有机质来源及其沉积环境

韩喜彬1，赵军2，初凤友1，潘建明2，唐灵刚1，许冬1，边叶萍1，葛倩1

(1. 国家海洋局 第二海洋研究所 国家海洋局海底科学重点实验室，浙江 杭州 310012；2. 国家海洋局 第二海洋研究所 国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室，浙江 杭州 310012)

南极半岛；分子有机地球化学；海底表层沉积物；生物标志化合物；有机质母源；沉积环境

1 引言

生物标志化合物(又称分子化石，Biomarker)是指地质体中那些具有明确生物学意义的有机化合物分子，根据它们的含量或相对丰度作为分子指纹已经被广泛应用于海洋地质学以及古环境和古气候演变的研究中[1—5]。也可以根据生物成因分子的结构重排情况来鉴定某些类型的烃类化合物[6—7]。正构烷烃、类异戊二烯、甾烷和萜类就是这样一类典型分子级生物标志物。目前，利用这些分子生物标志化合物对海洋沉积物精细研究的工作比较欠缺，特别是在高纬度极地海域的相关研究，尚处于探索阶段。

本文应用分子有机地球化学方法研究南极半岛东北海域海底表层沉积物中的生物标志化合物的特征，建立起生物标志化合物参数组合、通过识别分子标志物来研究沉积有机质来源和沉积环境(我们的研究显然是增强了对这些化合物来源和赋存环境的认识)、有机质演化程度等，这些研究对探索南大洋底部有机质丰度组成特征及生源环境具有重要意义。此外，利用海底表层沉积物中生物标志化合物含量和分子组合变化也可能对南极海域油气资源勘探具有一定的指示意义。

2 材料与方法

2.1 材料来源

本文研究所用的海底表层沉积物来源于2011年12月到2012年2月中国第28次南极科学考察在南极半岛东北海域采用箱式取样法获得的表层沉积物(D1-7、D2-4、D5-2、D5-3、D5-4、D5-5、D5-6、D5-7和D5-9)、多管样取样获得的D5-6顶部2 cm沉积物和重力柱状取样的D4-9顶部2 cm沉积物作为研究对象进行了测试分析。站位位置见图1，坐标和水深见表1。

图1 南极半岛东北海域环流示意图及取样站位图Fig.1 The sketch map of currents and sampling map in the East-north of Antarctic Peninsula地形等深线图来自ODV 4.6.4软件(http://odv.awi.de/)完成，海流示意图据Hernández-Molina等[8]修改，海冰延伸界线来自(http://nsidc.org/data/seaice_index/)；ACC-南极绕极流(Antarctic Circumpolar Current)；WSBW-威德尔海底层水(Weddell Sea Bottom Water)；WSDW-威德尔海深层水(Weddell Sea Deep Water)；Weddell Gyre-威德尔海涡流；SOIs-南奥克尼群岛(South Orkney Islands); PB-鲍威尔海盆(Powell Basin)The topography and depth isobaths finished by ODV 4.6.4 (from http://odv.awi.de/)，current from Hernández-Molina[8]，Sea ice extent data from http://nsidc.org/data/seaice_index/, ACC-Antarctic Circumpolar Current；WSBW-Weddell Sea Bottom Water；WSDW-Weddell Sea Deep Water； SOIs-South Orkney Islands; PB-Powell Basin

南极半岛东北海域研究区位于66°～45.5°W之间的南极半岛东部和北部陆架和陆坡区域(图1)，主要陆地地貌单元包括南极半岛、南设德兰群岛和南奥克尼群岛，主要海底地形地貌单元包括德雷克海峡(Drake Passage)、斯科舍海(Scotia Sea)、南斯科舍海岭(South Scotia Ridge)、威德尔海(Weddel Sea)、鲍威尔海盆(Powell Basin)、珍海盆(Jane Basin)、布兰斯菲尔德海峡(Brendsfield Strait)等。该区域的海流系统主要由南极绕极流 (ACC，Antarctic Circumpolar Current)、威德尔海底层水 (WSBW，Weddell Sea Bottom Water)、威德尔海深层水 (WSDW，Weddell Sea Deep Water)、威德尔海涡流(Weddell Gyre)、别林斯高晋海水(Bellingshausen Sea Water)以及南极半岛陆架-岛架水等组成。

表1 研究区表层沉积物氯仿沥青“A”、有机碳含量、“A”/C和碳同位素含量

注：“—”表示无数据。

2.2 有机碳及碳同位素

研究区沉积物有机碳及碳同位素的测试分析由国家海洋局第三海洋研究所同位素实验室完成。根据《海洋调查规范第8部分：海洋地质地球物理调查(GB/T 12763.8-2007)》取一定量的沉积物样品，加入4 mol/dm3HCl至过量，反应24 h。用去离子水洗酸至中性，将样品置于烘箱内60℃烘干，恒重后称量，研磨成粉末，过60目的筛子。准确称取约 10 mg去除碳酸盐的样品，用4×6锡杯包样，用元素分析仪——稳定同位素质谱仪联机(Flash EA 1112 HT-Delta V Advantages，Thermo公司)测定沉积物中TOC、和δ13CTOC。实验条件为：载气He流速90 mL/min，反应管温度960℃，色谱柱温度50℃。其中总有机碳(TOC)STD<0.25‰；有机碳同位素(δ13CTOC)STD<0.2‰。

δ13CTOC以PDB国际标准作为参考标准，δ13CTOC按以下公式计算：

(1)

式中，R(13C/12CVPDB)为国际标准物VPDB(Vienna Peedee Belemnite)的碳同位素丰度比值。δ13CTOC的分析精度为±0.2‰。

2.3 生物标志化合物

研究区海底沉积物的生物标志化合物的测试分析由中国石化股份胜利油田分公司地质科学研究院石油地质测试中心完成。测试依据为中华人民共和国国家标准《气相色谱-质谱法测定沉淀物和原油中生物标志物(GB/T 18606-2001)》。具体过程如下：

将南极半岛东北海域海底表层沉积物样品冷冻干燥、粉碎至80目岩样进行抽提78 h，用石油醚沉淀沥青质，族组分分离用硅胶、氧化铝色层柱分离，正已烷、二氯甲烷和氯仿/乙醇混合溶剂洗脱饱和烃、芳烃和非烃。

样品经前处理后由气相色谱-质谱仪(Agilent 7890A GC/5975C MSD)进行测试分析，分析条件为气化室温度310℃，传输管线温度310℃；升温程序：柱始温 100℃，升温速率 4℃/min，柱终温 3 154℃，恒温时 22 min；色谱柱 DB5-MS 60 m×0.25 mm×0.25 um；柱前压 170 kPa，分流比20∶1；载气：氦气；线速27 cm/s；采集方式：圈扫描(SCAN)/多离子检测(SIM)；离子源温度250℃，扫描速率0.46 scan/s；离化方式：电子轰击(EI)。

3 结果与讨论

3.1 表层沉积物中氯仿沥青“A”、有机碳丰度及其同位素与有机质母源

有机碳、氯仿沥青“A”和烃含量是直接衡量沉积物中有机质丰度的重要指标[9-10]。由图1和表1知道南极半岛东北海域海底表层沉积物中可溶有机质的含量较小，氯仿沥青“A”为0.007 9%～0.097%，样品中可溶有机质转化率 [W(A)/W(C)]值较低，仅为0.011～0.099，但氯仿沥青“A”和有机碳含量的相关性较好。本区总有机碳(TOC)含量变化范围为0.45%～2.04%，平均值为1.05%。其中南奥克尼群岛中象岛附近的D5-2、D5-3、D5-4、D5-5和D5-6站位的沉积物TOC含量为高值区，南舍得兰群岛附近的D1-7和D2-4站位的TOC含量次之，鲍威尔海盆内的D3-5、D4-9站位和象岛南端靠近威德尔海的D5-7和D5-9站位的TOC含量较低，但也高于现代深海沉积物中有机质的平均含量0.2%[11]。海岛附近海底沉积物有机碳TOC含量高说明海岛陆源物质输入，有利于促进海洋生物的生长和初级生产力的增长，南奥克兰群岛附近的D5-3和D5-4站位的现场取样发现有大量诸如海绵、海鞘等底栖生物也证明此点。沉积有机质碳同位素(δ13C)可以用来追踪海洋生物和水体环境的生物化学过程，区分有机质海洋来源与大陆来源[12—15]。从表1上看出本区的有机质碳同位素δ13Corg的值变化为-26.43‰～-24.45‰，平均值在-25.55‰。前人研究表明海底沉积物有机质主要来源于海洋生物分解后残存的δ13Corg组成偏负为-19‰～-23‰[16]，来源于陆源δ13Corg值变化为-26.3‰ ～-29.0‰[17]，这说明该区域有机碳来源以海洋水生生物和陆源混合为主[18—20]，站位D3-5位于鲍威尔海盆(Powell Basin，PB)内，其有机碳来源受陆源影响较小，主要以海洋水生生物为主，所以其有机质碳同位素δ13Corg的值接近-23‰。同理D5-3站位有机质来源也以海洋水生生物为主，少量陆源物质。而位于布兰斯菲尔德海峡(Bransfeild Strait)的站位D1-7和D2-4的δ13Corg值为-26.35‰和-26.43‰，有机质以陆源为主，这与附近沉积物来自于地表径流的南极半岛和南设得兰群岛的陆源碎屑和火山物质一致[21]。

3.2 表层沉积物饱和烷烃生物标志化合物组合与有机母源、沉积环境

除了有机碳同位素δ13Corg外，生物标志化合物饱和烃中链烷烃系列也可以指示有机质来源，并能反映其沉积环境[22—24]。在本区海底表层沉积物中除了D1-7站位的饱和烃总离子图为双峰型以外，其他站位均以前锋型为特征，碳数分布范围为C13～C31(或C32、C33、C34)，主峰碳分别为C16～C18(见图2和表2)。其中研究区鲍威尔海盆东侧的D5-2～D5-9断面站位样品和其西侧南极半岛附近的D1-7站位的两个区域表层沉积物中正构烷烃分布特征和分子组成存在很大不同，这表明它们的有机质来源和沉积环境存在很大差异。图2和表2显示D5-2～D5-9断面站位的表层沉积物正构烷烃碳数分布范围在nC13～nC34，总体上呈低碳数的单峰群，主峰碳为nC16、nC17、nC18，高碳烃峰群微弱，正构烷烃这种前锋型分布特征表明了这些站位表层沉积物中的有机质以水生蓝绿藻注入为主，又有微量高等植物注入[25—26]。南舍得兰群岛附近的D1-7站沉积物正构烷烃碳数分布范围在nC13～nC34，质谱图为双峰型，低碳群的主峰碳为nC16，高碳群的主峰碳为nC27，表明沉积物中有机质来源既有高等植物，又有水生藻类，属于混合来源。正构烷烃碳数分布表现的有机质来源特征与前节有机质碳同位素δ13Corg指示的有机质来源一致。

地质体中发现的正构烷烃大多数均具有奇碳数化合物含量高于相邻偶数化合物含量的特点，即具奇偶优势，正构脂肪酸则与之相反而具有偶奇优势。这种碳优势指数(Carbon preference index，CPI)和奇偶优势指数(Odd-even Predominance，OEP)可以指示有机质的成熟度，沉积有机质随演化程度增加奇偶优势消失，CPI和OEP接近1，0.9～1表明为成熟有机质。表2显示本区的CPI值和OEP值分布在1.04～1.69之间，大多接近“大于1”，表明本区大多数站位表层沉积物有机质中高碳数和中间碳数的正构烷烃无奇碳数优势和无明显奇偶优势，有机质的演化程度较高。其中D1-7站位的CPI值和OEP值分别为1.10和1.04，值最小，有机质的演化较高；D5-2站位的CPI值和OEP值分别为1.69和1.39，表现出一定的奇偶优势，表明该站位有机质中高碳数较高，演化程度较低，这可能与附近南奥克兰群岛有机质的输入和威德尔海底层水流经有关。

图2 研究区表层沉积物正构烷烃质谱图Fig.2 The n-alkanes mass spectrum of surface sediment in the study area

饱和烃中姥鲛烷、植烷及其比值(Pr/Ph)多用来判断沉积物有机质形成环境的氧化-还原条件以及水质条件，一般认为Pr/Ph<1(植烷优势)指示了还原-强还原环境，Pr/Ph>1(姥鲛烷优势)指示了弱氧化-氧化环境，Pr/Ph值接近于1被认为出现于氧化与缺氧条件交替变化时期[28—29]，结合与它们相邻的nC17、nC18正构烷烃含量比值Pr/C17、Ph/C18参数的变化，当Pr/C17>1时，有机质来源中浮游藻类贡献较大；当Ph/C18>1为古细菌输入，比值越大则表明还原条件越强[30—31]。主要依据光合植物基侧链所形成的植醇在弱氧化弱还原条件下，容易形成植醇酸，然后进一步脱羧形成姥鲛烷；而还原偏碱性介质条件下，植醇侧经过脱水作用而形成植烷。在本研究区，表层沉积物中Pr/Ph比值除了D1-7站位外，其他站位的Pr/Ph比值在0.67～0.90之间，都小于1(表2)。这表明除了南极半岛附近的D1-7站位呈现出明显的氧化环境，其他站位的表层沉积物的沉积环境为还原环境，并且它们的有机碳含量最高大于1%，表明该处极为缺氧的环境有利于有机质的保存。Ph/C18比值(表2)也说明这些站位处于还原或者甚至强还原的环境。这可能是这些站位受到南极海冰和低温高盐的威德尔海底层水(Weddell Sea Bottom Water，WSBW)和威德尔海深层水(Weddell Sea Deep Water，WSDW)流经的影响有关。D1-7站位的Pr/Ph比值和Ph/C18比值指示的氧化环境可能是受来自别林斯高晋海的高温、低盐的别林斯高晋海水(Bellingshausen Sea Water)和附近火山喷发物质的影响有关[32]。本区站位的沉积物有机质Pr/C17比值显示D1-7、D2-4和D5-5站位的比值远小于1，说明这3个站位沉积物有机质来源中藻类的贡献小，而陆源物质相对多的特征。其余站位的Pr/C17>1或接近1，说明这些站位有机质来源的海生生物中藻类贡献较大。

表2 研究区表层沉积物正构烷烃地球化学参数

图3 研究区表层沉积物有机质m/z217质谱图Fig.3 The m/z217 mass spectrum of n-alkanes of surface sediment in the study area

3.3 表层沉积物甾烷、萜烷分布特征与有机质来源和沉积环境

从生物标志物化合物与生物门类之间的关系来看，甾烷类生物标志化合物代表了海洋沉积物中真核生物如藻类的贡献，萜烷类生物标志物则代表了原核生物如细菌的贡献，而显然这两类生物的归属是不同的。甾烷化合物和萜烷化合物都是重要的生物标志化合物，可以指示有机质母源和判断有机质演化程度。

不同生物体有机质甾烷的C27、C28和C29含量分布类型不同，一般讲C27甾烷主要来源于海洋浮游动物[33]，C28甾烷在海洋中更多的来自于浮游植物[34]，而C29甾烷来自陆源高等植物，也可来源不同的藻类[35]。从甾烷(m/z 217)质量色谱图(见图3)和表3显示在本研究区内表层沉积物中检出丰富的C27、C28、C29规则甾烷、4-甲基甾烷、孕甾烷和重排甾烷。其中规则甾烷含量最丰富，其他3项在不同站位比重有所不同，但都不超过规则甾烷的含量。总体上看，9个站位沉积物中的甾族化合物主要有20R、5α(H)14α(H)17α(H)-20S 和5α(H)14β(H)17β(H)-20S和20S构型的规则甾烷系列，以及13β(H)17α(H)-20S和20R、13α(H)17α(H)-20S和20R构型的重排甾烷系列组成，其中以24-甲基-5α(H)14α(H)17α(H)-C29-胆甾烷(20R)含量最高。研究区表层沉积物中所检出的甾族化合物中主要是C29、C27，其次是C28(见表3)。这些表层沉积物C27、C28、C29含量分布类型不同，除了D2-4站位外，大多呈不对称的“V”形分布(见图4)，也就是说D2-4站位的甾烷主要来自浮游植物，与其他站位明显不同，前文知道D2-4站位有机质来自陆源，成熟度低，藻类少，沉积环境为还原的环境，这可能与D2-4紧邻象岛(Elephant Island)南侧海域，象岛为冰雪覆盖，该处水下地形坡度较陡，受快速搬运的冰海沉积物影响有关。南奥克尼群岛南侧海域的D5-3和D5-5站位表层沉积物甾烷的分布类型由高到低依次为C27、C29、C28，有机质甾烷C27含量最多，沉积物有机质主要来自于海洋浮游动物，D5-5的甾烷C27含量和C29含量比较接近，有机质来源受陆源物质影响比D5-3的多。剩余的其他站位的甾烷的分布类型由高到低皆是C29、C27、C28(见图4，表3)，来源混杂，以陆源为主。根据规则甾烷优于重排甾烷发生降解及的甾烷的生物降解难易顺序C27、C28、C29[36]，本研究区表层沉积物有机质来源都为就近沉积，生物降解活动不够充分，可能是受南极低温环境的影响。

图4 研究区海底表层沉积物中甾烷C27、C28和C29相对含量分布类型Fig.4 The relative content distribution pattern of sterane C27、C28 and C29 of the seafloor surface sediment in the study area

萜烷系列化合物中，升藿烷的分布特征常被用于沉积环境氧化还原性的指标。在弱氧化-弱还原的环境中，升藿烷通常按照随碳数增加，含量之间降低的“正常分布”特征出现；而在海相强还原沉积环境中，则出现较高丰度的C33、C34或C35升藿烷等“异常分布”，尤其是高丰度的C35升藿烷近来被作为强还原环境的指标，与类异戊二烯老鲛烷/植烷(Pr/Ph)比值有较好的对应性。从图3、图5和表3可看出在本研究区长链三环萜烷系列较完整，其碳数分布范围在C19～C29，其中C23占优势，C26含量极少(缺C27)，还检出γ-蜡烷。表层沉积物中萜类化合物的分子标志物C29藿烷/C30藿烷和C31升藿烷/C30藿烷比值较接近，在0.38～0.58和0.40～0.54范围；γ-蜡烷/C30藿烷比值在0.09～0.55，高于南极布兰斯菲尔德海峡表层低成熟度的沉积物γ-蜡烷/C30藿烷比值0.09～0.19[37]，通常认为演化程度较高的沉积物含较多的γ-蜡烷，反之则具有较少的γ-蜡烷。Σ三环萜烷/Σ五环三萜烷比值在0.08～0.28之间变化。图谱显示的萜烷类化合物组成特征：C20的13β(H)，14α(H)-三环萜烷(C20H36)；C23的13β(H)，14α(H)-三环萜烷(C23H42)；C24的13β(H)，14α(H)-三环萜烷(C24H44)，这种以C23为顶点，与C21、C24呈倒“V”字分布特征，表明样品的长链三萜具有菌藻低等生物输入的特点[38—39]。五环三萜烷(可分为藿烷和非藿烷系列)碳数分布多集中在C27～C33，包括C27的18α(H)-22，29，30-三降藿烷(Ts)和17α(H)-22-、29-、30-三降藿烷(Tm); 17α(H)，21β(H)-30-降藿烷(C29αβ); 17β(H)，21α(H)-30-降藿烷即C29莫烷(C29βα); 以17α(H)，21β(H)-藿烷(C30αβ)含量最高；17β(H)，21α (H)-藿烷即C30莫烷(C30βα); 22S-17α(H-)、21β(H)-升藿烷(22S-C31αβ); 22R-17α(H-)、21β(H)-升藿烷(22R-C31αβ); 含量较高的伽玛蜡烷(G); 22S-17α(H)、21β(H)-二升藿烷(22S-C32αβ); 22R-17α(H)，21β(H)-二升藿烷(22R-C32αβ); 22S-17α(H)，21β(H)-三升藿烷(22S-C33αβ); 22R-17α(H)，21β(H)-三升藿烷22R-C33αβ)，藿烷的母源主要来自细菌和蓝绿藻[30，40]，这进一步说明南极半岛东北海域表层沉积物的有机质大多以低等生物输入为特征。

由表4可见，表层沉积物的C29ααα20S/C29ααα(20S+20R)比值为0.12～0.44，C29αββ/C29(ααα+αββ)比值为0.30～0.51，C3222S/C32(22S+22R) 比值为0.53～0.62，Ts/(Tm+Ts)比值为0.34～0.52。甾烷类参数C29ααα20S/C29ααα(20S+20R)值小于0.25是未成熟有机质的特征，在0.25～0.4为低成熟有机质，达到0.4～0.55为成熟有机质，由表4可见D1-7和D5-9的 C29ααα20S/C29ααα(20S+20R)值分别为0.43和0.44，体现了这些站位有机质演化的程度较高；D5-2、D5-3、D5-4、D5-5、D5-6、D5-7的C29ααα20S/C29ααα(20S+20R)值分布在0.25～0.4之间，为低成熟有机质，受低等海洋生物来源和寒冷海流影响；D2-4的C29ααα20S/C29ααα(20S+20R)值0.12为未成熟有机质，这与前面的饱和烷烃生物标志化合物组合特征表现的一致，可能受到陆源快速搬运的影响。

站位甾烷类化合物组成特征/%原生甾烷相对组成规则甾烷相对组成/%萜烷类化合物组成特征规则甾烷4-甲基甾烷孕甾烷重排甾烷5α-C2720R/5α-C2920R5α-C2820R/5α-C2920RC27C28C29C29藿烷/C30藿烷C31升藿烷/C30藿烷γ-蜡烷/C30藿烷Σ三环萜烷/Σ五环三萜烷D1⁃778 559 772 977 850 930 8025 9522 4930 110 460 450 210 08D2⁃483 185 954 504 430 941 3227 9330 9524 300 480 400 120 25D5⁃274 357 827 947 480 890 6826 1619 3128 880 460 520 180 23D5⁃372 026 428 879 531 370 6531 9116 1723 940 500 520 130 20D5⁃471 757 039 837 570 910 7625 7318 4527 570 500 540 160 28D5⁃571 697 4710 238 010 970 7326 7418 6526 300 580 510 550 23D5⁃674 528 046 547 520 890 7128 3817 1728 970 490 470 210 27D5⁃785 503 993 715 610 700 4823 2122 1840 110 500 500 090 12D5⁃980 178 503 866 570 870 6727 3521 5331 290 380 450 200 09

表4 研究区海底表层沉积物甾烷和萜烷成熟度参数表

4 结论

(1) 南极半岛东北海域海底表层沉积物中有机碳含量高于现代深海沉积物中有机质的平均含量，有机质含量较高，特别靠近海岛的区域，大多站位有机质来源以海洋水生生物和陆源混合为主，海洋水生生物表现为海洋表层水体低等浮游生物、藻类和细菌生物特征；其中D3-5和D5-3站位有机质海生生物来源输入相对多一些，D1-7和D2-4站位有机质陆源高等植物输入相对多一些，这些陆源高等植物主要来自南极半岛和南舍得兰群岛。

(2) 南极半岛东北海域海底表层沉积物生物标志化合物组合反映了研究区的沉积环境。除了D1-7和D5-9站位附近以氧化和弱还原环境外，其他站位都是以还原—强还原的沉积环境为主，强烈的还原环境可能是低温高盐的威德尔底层水和威德尔海深层水造成的；D1-7站位附近的氧化环境可能是受别林斯高晋表层流和附近火山喷发的影响。

(3) 研究区沉积物的氧化和还原环境受该区环流影响较大，特别是受威德尔海产生的低温高盐的威德尔海底层水和威德尔海深层水及别林斯高晋海过来的高温、高盐南极绕级深层水的影响较大。近岸物质的快速搬运影响到D2-4站位沉积物中有机质的低成熟度。

致谢：衷心感谢国家海洋局极地考察办公室、中国极地研究中心为本文的开展提供的现场考察平台，感谢参加中国第28次南极科学考察任务的全体科考人员和“雪龙”号上的全体船员为沉积物样品的采集所付出的艰辛努力。感谢国家海洋局第二海洋研究所卢冰研究员在论文撰写中给予的指导和帮助，一并感谢审稿老师的建议和帮助!

[2] 张海生，潘建明，陈建芳，等. 楚科奇海和白令海沉积物中的生物标志物及其生态环境响应[J]. 海洋地质与第四纪地质，2007，27(2): 42-49.

Zhang Haisheng，Pan Jianming，Chen Jianfang，et al. Biomarkers in sediments in the Arctic areas and ecological environmental response[J]. Marine Geology & Quaternary Geology，2007，27(2): 42-49.

[3] 贺娟，赵美训，李丽，等. 南海北部MD05-2904 沉积柱状样26万年以来表层海水温度及陆源生物标志物记录[J]. 科学通报，2008，53(11): 1324-1331.

He Juan，Zhao Meixun，Li Li，et al. Sea surface temperature and terrestrial biomarker records of the last 260 ka of Core MD05-2904 from the northern South China Sea[J]. Chinese Science Bulletin，2008，53(15): 2376-2384.

[4] Martínez-Garcia A，Rosell-Melé A，Geibert W，et al. Links between iron supply，marine productivity，sea surface temperature，and CO2over the last 1.1 Ma[J]. Paleoceanography，2009，24(1): PA1207.

[5] 张海峰，王汝建，陈荣华，等. 白令海北部陆坡全新世以来的生物标志物记录及其古环境意义[J]. 极地研究，2014，26(1): 1-16.

Zhang Haifeng，Wang Rujian，Chen Ronghua，et al. Holocene biomarker records on the Northern Bering Sea slope and their paleoenvironmental implications[J]. Chinese Journal of Polar Research，2014，26(1): 1-16.

[6] 黄汝昌，王铁冠，王廷栋，等. 中国低熟油及凝析气藏形成与分布规律[M]. 北京: 石油工业出版社，1997.

Huang Ruchang，Wang Tieguan，Wang Tingdong，et al. Formation and Distribution of Immature Oil and Condensate Gas Reservoirs in China[M]. Beijing: Petroleum Industry Press，1997.

[7] 王翠苹，宋之光. 墨西哥湾含水合物和油气渗漏区海底表层沉积物中有机质饱和烃组成分布特征研究[J]. 地球化学，2007，36(1): 62-70.

Wang Cuiping，Song Zhiguang. Characterizing aliphatic hydrocarbon composition and distribution of organic matters in surface sediments associated with gas hydrate or oil and gas seepage from the Gulf of Mexico[J]. Geochimica，2007，36(1): 62-70.

[9] 赵其渊. 海洋地球化学[M]. 北京: 地质出版社，1989: 62-75.

Zhao Qiyuan. Marine Geochemistry[M]. Beijing: Geological Publishing House，1989: 62-75.

[10] 赖斯 D D，崔光明. 油气评价方法与应用[M]. 北京: 石油工业出版社，1992: 1-253.

Rice D D，Cui Guangming. Evaluation Methedology and Application of Oil and Gas[M]. Beijing: Petroleum Industry Press，1992: 1-253.

[11] 陈建平，梁狄刚，张水昌，等. 中国古生界海相烃源岩生烃潜力评价标准与方法[J]. 地质学报，2012，86(7): 1132-1142.

Chen Jianping，Liang Digang，Zhang Shuichang，et al. Evaluation criterion and methods of the hydrocarbon generation potential for China’s paleozoic marine source rocks[J]. Acta Geologica Sinica，2012，86(7): 1132-1142.

[12] Chen Jun，Li Gaojun. Geochemical studies on the source region of Asian dust[J]. Science China Earth Sciences，2011，54(9): 1279-1301.

[13] 贺晓蕾，张彦. 同位素示踪技术在环境领域中的应用研究[J]. 环境科技，2011，24(5): 70-73.

He Xiaolei，Zhang Yan. Study on application of stable isotope tracer technique in environmental field[J]. Environmental Science and Technology，2011，24(5): 70-73.

[14] 高建华，汪亚平，潘少明，等. 长江口外海域沉积物中有机物的来源及分布[J]. 地理学报，2007，62(9): 981-991.

Gao Jianhua，Wang Yaping，Pan Shaoming，et al. Source and distribution of organic matter in seabed sediments of the Changjiang River estuary and its adjacent sea area[J]. Acta Geographica Sinica，2007，62(9): 981-991.

[15] 葛晨东，王颖，Pedersen T F，等. 海南岛万泉河口沉积物有机碳、氮同位素的特征及其环境意义[J]. 第四纪研究，2007，27(5): 845-852.

Ge Chendong，Wang Ying，Pedersen T F，et al. Variability og organic carbon isotope，nitrogen isotope，and C/N in the Wanquan River estuary，eastern Hainan island，China and its environmental implication[J]. Quaternary Sciences，2007，27(5): 845-852.

[16] Grantham P J，Wakefiled I I. Variations in the sterane carbon number distributiona of marine source rock derived crude oils through geologicaltime[J]. Organic Geochamistry，1988，12(1): 61-73.

[17] 陈践发，徐永昌. 沼泽环境中有机质碳同位素组成特征[J]. 科学通报，1992，37(22): 2080-2082.

Chen Jianfa，Xu Yongchang. Characteristics of organic carbon isotopic composition in swap environment[J]. Chinese Sciences Bulletin，1992，37(22): 2080-2082.

[18] Deines P. The isotopic composition of reduced organic carbon[M]//Fritz P，Fontes J. Handbook of Environmental Isotope Geochemistry. Amsterdam: Elsevier，1980.

[19] Salomons W，Mook W G. Field observation of the isotopic composition of particulate organic carbon in the Southern North Sea and adjacent estuaries[J]. Marine Geology，1981，41(3/4): M11-M20.

[20] Fry B，Sherr E B. δ13C measurements as indicators of carbon flow in marine and freshwater ecosystems[J]. Contributions to Marine Science，1984，27: 13-47.

[21] 王光宇，陈邦彦，张国祯，等. 南极布兰斯菲尔德海区地质——“海洋四号”船南极地质地球物理科学考察成果[M]. 北京: 地质出版社，1996.

Wang Guangyu，Chen Bangyan，Zhang Guozhen，et al. Geology of Brance Anfield in Antarctic——the Achievement of Geology and Geophysics Survey in Antarctic by “Ocean IV”[M]. Beijing: Geological Publishing House，1996．

[22] Gilbert A，Yamada K，Yoshida N. Exploration of intramolecular13C isotope distribution in long chain n-alkanes (C11-C31) using isotopic13C NMR[J]. Organic Geochemistry，2013，62: 56-61.

[23] Yunker M B，Macdonald R W，Snowdon L R，et al. Alkane and PAH biomarkers as tracers of terrigenous organic carbon in Arctic Ocean sediments[J]. Organic Geochemistry，2011，42(9): 1109-1146.

[24] Brassell S，Eglinton G，Maxwell J R. The geochemistry of terpenoids and steroid[J]. Biochemical Society Transactions，1983，11(5): 575-586.

[25] Duan Yi. Organic geochemistry of recent marine sediments from the Nansha Sea，China[J]. Organic Geochemistry，2000，31(2/3): 159-167.

[26] 侯读杰，冯子辉. 油气地球化学[M]. 北京: 石油工业出版社，2011.

Hou Dujie，Feng Zihui. Oil and Gas Geochemsitry[M]. Beijing: Petroleum Industry Press，2011.

[27] Philip R P，Gilbert T D. Characterization of petroleum source rocks and shales by pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry-multiple ion detection[J]. Organic Geochemistry，1984，6: 489-501.

[28] ten Haven H L，de Leeuw J W，Rullkötter J，et al. Restricted utility of the pristane/phytane ratio as a palaeoenvironmental indicator[J]. Nature，1987，330(6149): 641-643.

[29] 傅家谟，盛国英. 中国分子有机地球化学研究进展[J]. 沉积学报，1992，10(3): 25-39.

Fu Jiamo，Sheng Guoying. Advances in molecular organic geochemstry in China[J]. Acta Sedimentologica Sinica，1992，10(3): 25-39.

[30] Peters K E，Walters C C，Moldowan J M. The Biomarker Guide(second edition) II: biomarkers and Isotopes in Petroleum Exploration and Earth History[M]. London: Cambridge University Press，2005.

[31] 杨群. 分子古生物学原理与方法[M]. 北京: 科学出版社，2003.

Yang Qun. Principle and Method of Molecular Paleontology[M]. Beijing: Science Press，2003.

[32] 吴能友，段威武，蔡秋蓉. 南极布兰斯菲尔德海峡冰海沉积环境与沉积模式初探[J]. 南海地质研究，2002(13): 1-8.

Wu Nengyou，Duan Weiwu，Cai Qiurong. Priliminary discussion on the sedimentary environment and sedimentation model of the Bransfield Strait，Antarctica[J]. Geological Research of South China Sea，2002(13): 1-8.

[33] Volkman J K，Farrington J W，Gagosian R B. Marine and terrigenous lipids in coastal sediments from the Peru upwelling region at 15°S: Sterols and triterpene alcohols[J]. Organic Geochemistry，1987，11(6): 463-477.

[34] Volkman J K. A review of sterol markers for marme and temgenous organic matter[J]. Organic Geochemistry，1986，9(2): 83-99.

[35] Goad L J. The Biosynthesis of Plant Sterols[M]// Tevini M，Lichtenthaler H K. Lipids and Lipid Polymers in Higher Plants. Berlin: Springer Berlin Heidelberg，1977.

[36] Goodwin N S，Park P J D，Rawlinson T. Crude oil biodegradation[M]// Bjorφy M，ed. Advances in Organic Geochemistry 1981. New York: J. Wiley and Sons，1983，6: 650-658.

[37] 李晋超. 表层沉积物的有机地球化学[M]. 北京: 海洋出版社，1988.

Li Jinchao. Organic Geochemistry of Surface Sediments[M]. Beijing: China Ocean Press，1988.

[38] 王铁冠，钟宁宁，侯读杰. 低熟油气形成机理与分布[M]. 北京: 石油工业出版社，1995.

Wang Tieguan，Zhong Ningning，Hou Dujie，et al. Genetic Mechanism and Occurrence of Immature Hydrocarbon[M]. Beijing: Petroleum Industry Press，1995.

[39] Smith A B，Littlewood D T J. Paleontological data and molecular phylogenetic analysis[J]. Paleobiology，1994，20(3): 259-273.

[40] Azevedo D A，Aquino N F P，Simoneit B R T，et al. Novel series of tricyclic aromatic terpanes characterized in Tasmanian tasmanite[J]. Organic Geochamistry，1992，18(1): 9-12.

The source of organic matter and its sedimentary environment of the bottom surface sediment in northeast waters to Antarctic Peninsula based on the biomarker features

Han Xibin1，Zhao Jun2，Chu Fengyou1，Pan Jianming2，Tang Linggang1，Xu Dong1，Bian Yeping1，Ge Qian1

(1.KeyLaboratoryofSubmarineGeosciences，SecondInstituteofOceanography，StateOceanicAdministration，Hangzhou310012，China; 2.KeyLaboratoryofMarineEcosystemandBiogeochemistry，SecondInstituteofOceanography，StateOceanicAdministration，Hangzhou310012，China)

Antarctic Peninsula；molecular organic geochemistry；surface sediment；biomarker；organic matter source；sedimentary environment

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.08.003

2014-05-21；

2015-05-16。

国家自然科学基金(41306202，41376193)；南北极环境综合考察与评估专项(CHINARE2012-01-02, CHINRE2013-01-02, CHINARE2014-01-02, CHINARE2015-01-02,CHINARE2013-04-01, CHINARE2014-04-01，CHINARE2015-04-01)；“全球变化与海气相互作用”专项“西太平洋古气候研究”(GASI-04-01-02)。

韩喜彬(1976—)，男，河南省南阳市人，博士，副研究员，主要从事海洋地质研究工作。E-mail:hanxibin@sio.org.cn

P736.41

A

0253-4193(2015)08-0026-13

韩喜彬，赵军，初凤友，等. 南极半岛东北海域表层沉积有机质来源及其沉积环境[J].海洋学报，2015，37(8)：26—38，

Han Xibin，Zhao Jun，Chu Fengyou，et al. The source of organic matter and its sedimentary environment of the bottom surface sediment in northeast waters to Antarctic Peninsula based on the biomarker features[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(8)：26—38，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.08.003